Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Системный подход

Аспекты системного подхода

Становление системы

Система как целое

Преобразование системы

Виды подобия моделей

Адекватность моделей

Заключение

Список литературы

Введение

В наше время происходит невиданный прогресс знания, который, с одной стороны, привел к открытию и накоплению множества новых фактов, сведений из различных областей жизни, и тем самым поставил человечество перед необходимостью их систематизации, отыскания общего в частном, постоянного в изменяющемся. С другой стороны, рост знания порождает трудности его освоения, обнаруживает неэффективность ряда методов используемых в науке и практике. Кроме того, проникновение в глубины Вселенной и субатомный мир, качественно отличный от мира соизмеримого с уже устоявшимися понятиями и представлениями, вызвало в сознании отдельных ученых сомнение во всеобщей фундаментальности законов существования и развития материи. Наконец, сам процесс познания, все более приобретающий форму преобразующей деятельности, обостряет вопрос о роли человека как субъекта в развитии природы, о сущности взаимодействия человека и природы, и в связи с этим, о выработке нового понимания законов развития природы и их действия.

Дело в том, что преобразующая деятельность человека изменяет условия развития естественных систем, и тем самым способствует возникновению новых законов, тенденций движения.

В ряду исследований в области методологии особое место занимает системный подход и в целом "системное движение". Само системное движение дифференцировалось, разделялось на различные направления: общая теория систем, системный подход, системный анализ, философское осмысление системности мира.

Существует ряд аспектов внутри методологии системного исследования: онтологический (системен ли в своей сущности мир, в котором мы живем?); онтологически-гносеологический (системно ли наше знание и адекватна ли его системность системности мира?); гносеологический (системен ли процесс познания и есть ли пределы системному познанию мира?); практический (системна ли преобразующая деятельность человека?) Проще всего составить представление о системном анализе, перечислив его самые основные понятия и утверждения.

Системный подход

Системный подход -- направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Как говорится, «Правильно заданный вопрос -- половина ответа». Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания.

Основные принципы системного подхода

Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.

Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы

Основные определения системного подхода

Основоположниками системного подхода являются: Л. фон Берталанфи, А. А. Богданов, Г. Саймон, П. Друкер, А. Чандлер.

Система -- совокупность элементов и связей между ними.

Структура -- способ взаимодействия элементов системы посредством определенных связей (картина связей и их стабильностей).

Процесс -- динамическое изменение системы во времени.

Функция -- работа элемента в системе.

Состояние -- положение системы относительно других её положений.

Системный эффект -- такой результат специальной переорганизации элементов системы, когда целое становится больше простой суммы частей.

Структурная оптимизация -- целенаправленный итерационный процесс получения серии системных эффектов с целью оптимизации прикладной цели в рамках заданных ограничений. Структурная оптимизация практически достигается с помощью специального алгоритма структурной переорганизации элементов системы. Разработана серия имитационных моделей для демонстрации феномена структурной оптимизации и для обучения.

Аспекты системного подхода

Системный подход -- это подход, при котором любая система (объект) рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов (компонентов), имеющая выход (цель), вход (ресурсы), связь с внешней средой, обратную связь. Это наиболее сложный подход. Системный подход представляет собой форму приложения теории познания и диалектики к исследованию процессов, происходящих в природе, обществе, мышлении. Его сущность состоит в реализации требований общей теории систем, согласно которой каждый объект в процессе его исследования должен рассматриваться как большая и сложная система и, одновременно, как элемент более общей системы.

Развернутое определение системного подхода включает также обязательность изучения и практического использования следующих восьми его аспектов:

1) системно-элементного или системно-комплексного, состоящего в выявлении элементов, составляющих данную систему. Во всех социальных системах можно обнаружить вещные компоненты (средства производства и предметы потребления), процессы (экономические, социальные, политические, духовные и т. д.) и идеи, научно-осознанные интересы людей и их общностей;

2) системно-структурного, заключающегося в выяснении внутренних связей и зависимостей между элементами данной системы и позволяющего получить представление о внутренней организации (строении) исследуемой системы;

3) системно-функционального, предполагающего выявление функций, для выполнения которых созданы и существуют соответствующие системы;

4) системно-целевого, означающего необходимость научного определения целей и подцелей системы, их взаимной увязки между собой;

5) системно-ресурсного, заключающегося в тщательном выявлении ресурсов, требующихся для функционирования системы, для решения системой той или иной проблемы;

6) системно-интеграционного, состоящего в определении совокупности качественных свойств системы, обеспечивающих её целостность и особенность;

7) системно-коммуникационного, означающего необходимость выявления внешних связей данной системы с другими, то есть, её связей с окружающей средой;

8) системно-исторического, позволяющего выяснить условия во времени возникновения исследуемой системы, пройденные ею этапы, современное состояние, а также возможные перспективы развития.

Практически все современные науки построены по системному принципу. Важным аспектом системного подхода является выработка нового принципа его использования -- создание нового, единого и более оптимального подхода (общей методологии) к познанию, для применения его к любому познаваемому материалу, с гарантированной целью получить самое полное и целостное представление об этом материале.

Возникновение и развитие системных представлений

Научно-техническая революция привела к возникновению таких понятий, как большие и сложные экономические системы, обладающие специфическими для них проблемами. Необходимость решения таких проблем привела к появлению особых подходов и методов, которые постепенно накапливались и обобщались, образуя, в конце концов, особую науку - системный анализ.

В начале 80-х годов системность стала не только теоретической категорией, но и осознанным аспектом практической деятельности. Широко распространилось понятие того, что наши успехи связаны с тем, насколько системно мы подходим к решению возникающих проблем, а наши неудачи вызваны отсутствием системности в наших действиях. Сигналом о недостаточной системности в нашем подходе к решению какой-либо задачи является появление проблемы, разрешение же возникшей проблемы происходит, как правило, при переходе на новый, более высокий, уровень системности нашей деятельности. Поэтому системность не только состояние, но и процесс.

В различных сферах человеческой деятельности возникли различные подходы и соответствующие методы решения специфических проблем, которые получили различные названия: в военных и экономических вопросах - «исследование операций», в политическом и административном управлении - «системный подход», в философии «диалектический материализм», в прикладных научных исследованиях - «кибернетика». Позже стало ясно, что все эти теоретические и прикладные дисциплины образуют как бы единый поток, «системное движение», которое постепенно оформилось в науку, получившую название «системный анализ». В настоящее время системный анализ является самостоятельной дисциплиной, имеющей свой объект деятельности, свой достаточно мощный арсенал средств и свою прикладную область. Являясь по существу прикладной диалектикой, системный анализ использует все средства современных научных исследований - математику, моделирование, вычислительную технику и натурные эксперименты.

Самая интересная и сложная часть системного анализа - это «вытаскивание» проблемы из реальной практической задачи, отделение важного от несущественного, поиск правильной формулировки для каждой из возникающих проблем, т.е. то, что называется «постановкой задачи».

Многие довольно часто недооценивают работу, связанную с формулировкой задачи. Однако многие специалисты полагают, что «хорошо поставить задачу - значит на половину ее решить». Хотя в большинстве случаев заказчику кажется, что он уже сформулировал свою проблему, системный аналитик знает, что предлагаемая клиентом постановка задачи является моделью его реальной проблемной ситуации и неизбежно имеет целевой характер, оставаясь приблизительной и упрощенной. Поэтому необходимо проверить эту модель на адекватность, что приводит к развитию и уточнению первоначальной модели. Очень часто первоначальная формулировка изложена в терминах не тех языков, которые необходимы для построения модели.

Становление системы

Становление - это этап в развитии системы, в процессе которого она превращается в развитую систему. Становление, есть единство "бытие" и "ничто", но это не простое единство, а безудержное движение .

Процесс становления также как и возникновение системы связан с количественным увеличением качественно тождественного множества элементов. Так в термодинамических условиях земной поверхности количество кислорода и кремния преобладает над всеми остальными элементами, а на поверхности других планет преобладают другие элементы. Это свидетельствует о потенциальной возможности количественного роста любого элемента при благоприятных физико-химических условиях.

В процессе становления системы происходит появление у нее новых качеств: природного и функционального. Природным качеством является определяющий признак того или иного класса, уровня систем, позволяющий говорить о тождественности систем этого класса. Функциональное качество включает в себя специфические свойства системы, приобретаемые ею в результате ее способа связи со средой. Если природное качество постепенно исчезает вместе с данной системой, то функциональное качество может изменяться соответственно внешним условиям.

Поэтому новые качества появляются и у отдельных элементов системы, вернее элемент приобретает это качество при образовании системы (например стоимость товара).

Противоречие между качественно тождественными элементами является одним из источников развития системы. Одно из следствий этого противоречия - тенденция к пространственному расширению системы. Возникнув, качественно тождественные элементы стремятся разойтись в пространстве. Это "стремление" обусловлено непрерывным количественным ростом этих элементов и возникающими между ними противоречиями.

С другой стороны существуют системообразующие факторы, которые не дают возникшей системе распасться из-за существующих в системе внутренних противоречий и расширения. И существует граница системы, выход за которую может быть губителен для элементов вновь возникшей системы. Кроме того на вновь возникшие элементы новой системы действуют системы уже существующие, в данной среде ранее. Они препятствуют проникновению новых систем в среду своего существования.

Таким образом, с одной стороны, элементы новой системы находятся в противоречии друг с другом, а с другой стороны, под давлением внешней среды и условий существования они оказываются во взаимодействии, в единстве. При этом тенденция развития такова, что внутренние противоречия между качественно тождественными элементами системы приводят их к тесной взаимосвязи, и, в конце концов, приводят к становлению системы в целом. системный подход представление

Как, например, описывается процесс становления атомов: "Некогда существовала "популяция" элементарных частиц. Между ними осуществлялись процессы комбинаторики, а комбинации подвергались "отбору". Комбинаторика подчинялась степеням свободы и запретам, действующим в мире элементарных частиц. "Выживали" только те комбинации, которые допускались средой. Это были процессы физической эволюции материи, результат ее - система атомов таблицы Менделеева, а ее длительность - несколько десятков миллиардов лет" .

Становление есть противоречивое единство процессов дифференциации и интеграции. Причем углубляющаяся дифференциация элементов соответственно усиливает и их интеграцию .

в процессе возникновения и становления наблюдается количественный рост новых элементов. Основным движущим развитие противоречием оказывается при этом противоречие между новыми элементами и старой системой, которая разрешается победой нового, т.е. возникновением новой системы, нового качества.

Система как целое

Целостность или зрелость системы определяется наряду с другими признаками так же наличием в единой системе доминирующих противоположных подсистем, каждая из которых объединяет элементы обладающие функциональными качествами, противоположными функциональным качествам другой подсистемы.

Система в период зрелости внутренне противоречива не только вследствие глубокой дифференциации элементов, приводящей доминирующие из них к взаимной противоположности, но и вследствие двойственности своего состояния как системы завершающей одну форму движения, и являющейся элементарным носителем высшей формы движения.

Завершающая одну форму движения, система представляет собой целостность и "стремится" полностью раскрыть возможности этой высшей формы движения. С другой стороны, как элемент высшей системы, как элементарная система - носительница новой формы движения, она ограничена в своем существовании законами внешней системы. Естественно, что это противоречие между возможностью и действительностью в развитии внешней системы в целом оказывает воздействие и на развитие ее элементов. А наиболее перспективными в развитии оказываются те элементы, функции которых соответствуют потребностям внешней системы. Иначе говоря, система, специализируясь, положительно воздействует на развитие преимущественно тех элементов, чьи функции отвечают специализации. А так как преобладающими в системе являются элементы чьи функции соответствуют условиям внешней системы (или окружающей среде), то и система в целом становится специализированной. Она может существовать, функционировать только в той среде, в которой сформировалась. Всякий переход зрелой системы в другую среду неизбежно вызывает ее преобразование. Так, "простой переход минерала из одной области в другую вызывает в нем изменение и перегруппировку, отвечающую новым условиям. Это объясняется тем, что минерал может существовать неизменно лишь до тех пор, пока он находится в условиях своего образования. Как только он из них вышел, для него начинаются новые стадии существования.

Даже при благоприятных внешних условиях, внутренние противоречия в системе выводят ее из достигнутого на определенном этапе состояния равновесия, таким образом, система неизбежно вступает в период преобразования.

Преобразование системы

Так же как и при образовании системы при ее преобразовании, изменении, существуют внутренние и внешние причины, проявляющиеся с большей или меньшей силой в различных системах.

Внешние причины:

1. Изменение внешней среды, вызывающее функциональное изменение элементов. В имеющейся среде невозможно длительное существование неизменной системы: любое изменение, как бы медленно и незаметно оно протекало, неизбежно приводит к качественному изменению системы. Причем изменение внешней среды может происходить как независимо от системы, так и под воздействием самой системы. Примером может служить деятельность человеческого общества, способствующая изменению окружающей среды не только на пользу, но и во вред (загрязнение водоемов, атмосферы, и пр.)

2. Проникновение в систему чуждых объектов, приводящих к функциональным изменениям отдельных элементов (превращения атомов под влиянием космических лучей).

Внутренние причины:

1. Непрерывный количественный рост дифференцированных элементов системы в ограниченном пространстве, в результате чего обостряются противоречия между ними.

2. Накопление "ошибок" в воспроизведении себе подобных (мутации в живых организмах). Если элемент - "мутант" более соответствует изменяющейся среде, то он начинает размножаться. Это и есть возникновение нового, вступающего в противоречие со старым.

3. Прекращение роста и воспроизведения составляющих систему элементов, в результате система погибает.

Исходя из понимания зрелой системы как единства и постоянства структуры можно определить различные формы преобразования, непосредственно связанные с изменением каждого из перечисленных атрибутов системы:

Преобразование приводящее к уничтожению всех взаимосвязей элементов системы (разрушение кристалла, распад атома и т.п.).

Преобразование системы в качественно иное, но равное по степени организации состояние. Это происходит вследствие:

а) изменения состава элементов системы (замещение одного атома в кристалле на другой),

б) функционального изменения отдельных элементов и/или подсистем в системе (переход млекопитающих от сухопутного образа жизни к водному).

Преобразование системы в качественно иное, но низшее по степени организованности состояние. Оно происходит вследствие:

а) функциональных изменений элементов и/или подсистем в системе (приспособление животных к новым условиям среды обитания)

б) структурного изменения (модификационные превращения в неорганических системах: например переход алмаза в графит).

Преобразование системы в качественно иное, но высшее по степени организованности состояние. Оно происходит как в рамках одной формы движения, так и при переходе от одной формы к другой. Этот тип преобразования связан с прогрессивным, поступательным развитием системы.

Преобразование - неизбежный этап в развитии системы. Она вступает в него в силу нарастающих противоречий между новым и старым, между изменяющимися функциями элементов и характером связи между ними, между противоположными элементами. Преобразование может отражать как завершающий конечный этап в развитии системы, так и переход систем-стадий друг в друга. Преобразование есть период дезорганизации системы, когда старые связи между элементами рвутся, а новые еще только создаются. Преобразование может означать и реорганизацию системы, а также превращение системы как целого в элемент другой, высшей системы.

Сегодня специальные науки убедительно доказывают системность познаваемых ими частей мира. Вселенная предстает перед нами как система систем. Конечно понятие "система" подчеркивает ограниченность, конечность и, метафизически мысля, можно прийти к выводу, что поскольку Вселенная это "система", то она имеет границу, т.е. конечна. Но с диалектической точки зрения как бы ни представлять себе самую большую из систем, она всегда будет элементом другой, более обширной системы. Это справедливо и в обратном направлении, т.е. Вселенная бесконечна не только "вширь", но и "вглубь".

До сих пор все имеющиеся в распоряжении науки факты свидетельствуют о системной организации материи.

Модели и моделирование. Классификация моделей

Первоначально моделью называли некое вспомогательное средство, объект, который в определенных ситуациях заменял другой объект. Например, манекен в определенном смысле заменяет человека, являясь моделью человеческой фигуры. Древние философы считали, что отобразить природу можно только с помощью логики и правильных рассуждений, т.е. по современной терминологии с помощью языковых моделей. Через несколько столетий девизом английского Научного общества стал лозунг: «Ничего словами!», признавались только выводы, подкрепленные экспериментально или математическими выкладками.

В настоящее время для постижения истины существует 3 пути:

теоретическое исследование;

эксперимент;

моделирование.

Моделью называется объект-заместитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала, причем имеет существенные преимущества:

Дешевизну;

Наглядность;

Легкость оперирования и т.п.

В теории моделей моделированием называется результат отображения одной абстрактной математической структуры на другую - тоже абстрактную, либо как результат интерпретации первой модели в терминах и образах второй.

Paзвитие понятия модели вышло за пределы математических моделей и стало относиться к любым знаниям и представлениям о мире. Поскольку модели играют чрезвычайно важную роль в организации любой деятельности человека их можно разделить на познавательные (когнитивные) и прагматические, что соответствует делению целей на теоретические и практические.

Познавательная модель ориентирована на приближении модели к реальности, которую эта модель отображает. Познавательные модели являются формой организации и представления знаний, средством соединения новых знаний с имеющимися. Поэтому при обнаружении расхождения между моделью и реальностью встает задача устранения этого расхождения с помощью изменения модели.

Прагматические модели являются средством управления, средством организации практических действий, способом представления образцово правильных действий или их результата, т.е. являются рабочим представлением целей. Поэтому при обнаружении расхождения между моделью и реальностью надо направить усилия на изменение реальности так, чтобы приблизить реальность к модели. Таким образом, прагматические модели носят нормативный характер, играют роль образца, под который подгоняется действительность. Примерами прагматических моделей служат планы, кодексы законов, рабочие чертежи и т.д.

Другим принципом классификации целей моделирования может служить деление моделей на статические и динамические.

Для одних целей нам может понадобиться модель конкретного состояния объекта в определенный момент времени, своего рода «моментальная фотография» объекта. Такие модели называются статическими. Примером являются структурные модели систем.

В тех же случаях, когда возникает необходимость в отображении процесса изменения состояний, требуются динамические модели систем.

В распоряжении человека имеется два типа материалов для построения моделей - средства самого сознания и средства окружающею материального мира. Соответственно этому модели делятся на абстрактные (идеальные) и материальные.

Очевидно, что к абстрактным моделям относятся языковые конструкции и математические модели. Математические модели обладают наибольшей точностью, но чтобы дойти до их использования в данной области, необходимо получить достаточное количество знаний. По мнению Канта, любая отрасль знания может тем более именоваться наукой, чем в большей степени в ней используется математика.

Виды подобия моделей

Чтобы некоторая материальная конструкция могла быть моделью, т.е. замещала в каком-то отношении оригинал, между оригиналом и моделью должно быть установлено отношение подобия. Существуют разные способы установления такого подобия, что придает моделям особенности, специфичные для каждого способа.

Прежде всего, это подобие, устанавливаемое в процессе создания модели. Назовем такое подобие прямым. Примером такого подобия являются фотографии, масштабированные модели самолетов, кораблей, макеты зданий, выкройки, куклы и т.д.

Следует помнить, что как бы хороша ни была модель, она все-таки лишь заменитель оригинала, только в определенном отношении. Даже тогда, когда модель прямого подобия выполнена из того же материала, что и оригинал, т.е. подобна ему субстратно, возникают проблемы переноса результатов моделирования на оригинал. Например, при испытании уменьшенной модели самолета в аэродинамической трубе задача пересчета данных модельного эксперимента становится нетривиальной и возникает разветвленная, содержательная теория подобия, позволяющая привести в соответствие масштабы и условия эксперимента, скорость потока, вязкость и плотность воздуха. Трудно достигается взаимозаменяемость модели и оригинала в фотокопиях произведений искусства, голографических изображениях предметов искусства.

Второй тип подобия между моделью и оригиналом называется косвенным. Косвенное подобие между оригиналом и моделью объективно существует в природе и обнаруживается в виде достаточной близости или совпадения их абстрактных математических моделей и вследствие этого широко используется в практике реального моделирования. Наиболее характерным примером может служить электромеханическая аналогия между маятником и электрическим контуром.

Оказалось, что многие закономерности электрических и механических процессов описываются одинаковыми уравнениями, различие состоит в разной физической интерпретации переменных, входящих в это уравнение. Роль моделей, обладающих косвенным подобием, очень велика и роль аналогий (моделей косвенного подобия) в науке и практике трудно переоценить. Аналоговые вычислительные машины позволяют найти решение почти всякого дифференциального уравнения, представляя собой, таким образом, модель, аналог процесса, описываемого этим уравнением. Использование электронных аналогов в практике определяется тем, что электрические сигналы легко измерить и зафиксировать, что дает известные преимущества модели.

Третий, особый класс моделей составляют модели, подобие которых оригиналу не является ни прямым, ни косвенным, а устанавливается в результате соглашения. Такое подобие называется условным. С моделями условного подобия приходится иметь дело очень часто, поскольку они являются способом материального воплощения абстрактных моделей. Примерами условного подобия служат деньги (модель стоимости), удостоверение личности (модель владельца), всевозможные сигналы (модели сообщения).

Например, сигналом наступления кочевников у древних славян служили костры на курганах. Бумажные денежные знаки могут играть роль модели стоимости только до тех пор, пока в среде их обращения существуют правовые нормы, поддерживающие их функционирование. Керенки в настоящее время имеют только историческую ценность, но это не деньги, в отличие от царских золотых монет, которые представляют материальную ценность из-за наличия благородного металла. Особенно наглядна условность знаковых моделей: цветок в окне явочной квартиры Штирлица означал провал явки, ни сорт, ни цвет не имели никакого отношения к знаковой функции цветка.

Адекватность моделей

Модель, с помощью которой успешно достигается поставленная цель, будем называть адекватной этой цепи. Адекватность означает, что требования полноты, точности и правильности (истинности) модели выполнены не вообще, а лишь в той мере, которая достаточна достижения поставленной цели.

В ряде случаев удается ввести меру адекватности некоторых целей, т.е. указать способ сравнения двух моделей по степени успешности достижения цели с их помощью. Если к тому же есть способ количественно выразить меру адекватности, то задача улучшения модели существенно облегчается. Именно в таких случаях можно количественно ставить, вопросы об идентификации модели т. e. о нахождении в заданном классе моделей наиболее адекватной, об исследовании чувствительности и устойчивости моделей т. e. зависимости меры адекватности модели от ее точности, об адаптации моделей, т.е. подстройке параметров модели с целью повышения ее точности.

Приближенность модели не следует путать с адекватностью. Приближенность модели может быть очень высокой, но во всех случаях модель - это другой объект и различия неизбежны (единственной совершенной моделью любого объекта является сам объект). Величину, меру, степень приемлемости различия можно ввести, только соотнося его с целью моделирования. Так некоторые подделки произведений искусства даже эксперты не могут отличить от оригинала, но все-таки это всего лишь подделка, и с точки зрения вложения капитала не представляет никакой ценности, хотя для любителей искусства ничем не отличается от оригинала. У английского фельдмаршала Монтгомери во время войны был двойник, появление которого на разных участках фронта намеренно дезинформировало разведку немцев.

Упрощение является сильным средством для выявления главных эффектов в исследуемом явлении: это видно на примере таких явлений физики, как идеальный газ, абсолютно упругое тело, математический маятник и абсолютно твердый рычаг.

Есть еще один, довольно загадочный, аспект упрощенности модели. Почему-то оказывается, что из двух моделей, одинаково хорошо описывающих систему, та модель, которая проще, ближе к истине. Геоцентрическая модель Птоломея позволяла рассчитать движение планет, хотя и по очень громоздким формулам, с переплетением сложных циклов. Переход к гелиоцентрической модели Коперника значительно упростил расчеты. Древние говорили, что простота - печать истины. Таковы в общих чертах основные представления системного анализа как методологии решения проблем.

Применение системного анализа на практике может происходить в двух ситуациях: когда исходным пунктом является появление новой проблемы и когда исходным пунктом является новая возможность, найденная вне непосредственной связи с данным кругом проблем. Решение проблемы в ситуации новой проблемы проводится по следующим основным этапам: обнаружение проблемы, оценка ее актуальности, определение цели и принуждающих связей, определение критериев, вскрытие структуры существующей системы, определение дефектных элементов существующей системы, ограничивающих получение заданного выхода, оценка веса их влияния на определяемые критериями выходы системы, определение структуры для построения набора альтернатив, построение набора альтернатив, оценка альтернатив, выбор альтернатив для реализации, определение процесса реализации, согласование найденного решения, реализация решения, оценка результатов реализации решения.

Реализация новой возможности проходит другим путем. Использование данной возможности в данной области зависит от наличия в ней или в смежных областях актуальной проблемы, нуждающейся для своего разрешения в такой возможности. Использование возможностей в отсутствие проблем может таить в себе, как минимум, бесполезную растрату ресурсов. Использование возможностей при наличии проблем, но игнорирующее проблемы, превращающееся в самоцель, может способствовать углублению и обострению проблемы. Развитие науки и техники приводит к тому, что возникновение ситуации новой возможности становится заурядным явлением. Это требует серьезного анализа ситуации при появлении новой возможности. Возможность утилизируется, если лучшая альтернатива включает в себя эту возможность. В противоположном случае возможность может остаться неиспользованной. Внедрение новой техники на основе одного только критерия срока самоокупаемости может быть примером подхода, когда утилизация новой технической возможности осуществляется вне анализа проблем. Большой процент неудач при внедрении машинных систем управления в США на первом этапе их создания является в значительной мере следствием отсутствия в этот период проблемно-ориентированного подхода.

Рассмотрим теперь, каким образом системный анализ представляет организацию. Несвоевременное, расточительное решение или же обострение проблемы и возникающие, как следствие, потери свидетельствуют о том, что механизм контроля состояния системы, в которой возникла проблема, выработки и реализации необходимых решений работает неудовлетворительно. Например, это могло быть при определении перспективной для данного рынка продукции или при принятии на вооружение данной технической системы. Но неудовлетворительная работа этого механизма означает неудовлетворительную работу организации, реализующей этот механизм. Улучшение его работы может быть достигнуто улучшением выполнения функций решения проблем, предусматриваемых системным анализом. Для этого необходимо рассматривать организацию не как структуру подчинения с установленными или сложившимися отношениями, а как процесс решения проблемы. Такой подход позволяет рассматривать организацию как систему, а для ее описания, изучения и улучшения использовать концептуальный аппарат системного анализа.

Для улучшения выполнения функций решения проблем, реализуемых организацией, могут быть использованы разнообразные методы: от рационализации форм документов до применения математических моделей и вычислительных машин. Методы могут, следовательно, иметь альтернативы, их отбор может производиться в соответствии с принципами системного анализа. «Мощность» всех функциональных подсистем от обнаружения (идентификации) проблем до реализации решения должна быть примерно одинаковой. Бессмысленно иметь мощные методы выработки решения, если функция идентификации состояния выполняется неудовлетворительно. Решение о совершенствовании организации должно вырастать из ее проблем и соответствовать им по масштабу и сложности. Таким образом, отдельные методы совершенствования функций могут найти свое место только при конструировании организации как целостной системы.

Заключение

Мы видим, что мир представляет собой единство систем, находящихся на разном уровне развития, причем каждый уровень служит средством и основой существования другого, более высокого уровня развития систем. Данное относится не только к природе, но и обществу, где мы наблюдаем ряд организационных форм, наиболее грандиозные из которых получили название "общественно-экономические формации".

Сыгравшие свою роль системы уходят, другие же продолжают существовать.

Из основных законов существования Вселенной является существование одних систем за счет других. Скажем, кристаллы возникают на материале базовой породы, раствора или расплава; растения преобразуют минералы, животные развиваются за счет растений и других животных; человек для своего существования преобразует и животных, и растения и системы неживой природы.

Мир, будучи системой систем, сложнейшим материальным образованием, находится в процессе непрерывного движения, возникновения и уничтожения, взаимоперехода одних систем в другие, причем одни системы изменяются медленно и длительное время кажутся неизменными, другие же изменяются настолько стремительно, что в рамках обыденных человеческих представлений фактически не существуют. Чем обширнее система, тем медленнее она изменяется, а чем меньше, тем быстрее она проходит этапы своего существования. В этом простом соответствии скрыт глубокий смысл еще не до конца понятой связи пространства и времени. И здесь можно увидеть одну из закономерностей развития материи: от меньшего к большему и от большего к меньшему, осознание которой привело к пониманию развития и качественного изменения систем слагающих мир, и мира как системы.

Список литературы

1. Блауберг И.В., Юдин В.Г. Становление и сущность системного подхода. М.,1973

2. Аверьянов А.Н. Системное познание мира. М.: Политиздат, 1985.

3. Андреев И.Д. Методологические основы познания социальных явлений. М.,1977.

4. Фурман А.Е. Материалистическая диалектика. М., 1969.

5. Клир И. Исследования по общей теории систем. М.

6. Анохин П.К. Философские аспекты функционирования системы.

7. Гегель. Наука логики, т1., с.167.

8. Геодакян В.А. Организация систем - живых и неживых.- Системные исследования. Ежегодник, М., 1970.

9. Вернадский В.И. Избранные сочинения М., 1955, т. 2.

10. Блохинцев Д.И. Проблемы структуры элементарных частиц. - Философские проблемы физики элементарных частиц. М., 1963.

11. Кулындышев В.А., Кучай В.К. Унаследованность: качественная и количественная оценки. - Системные исследования в геологии. Владивосток, 1979.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные этапы развития системных идей. Возникновение и развитие науки о системах. Важные постулаты системного подхода к освоению мира, изложенные Ф. Энгельсом. Предпосылки и основные направления системных исследований. Виды системной деятельности.

реферат , добавлен 20.05.2014


Принципы системного подхода. Объект как система и одновременно элемент более крупной, объемлющей его системы. Системное познание и преобразование мира. Противоположные свойства системы: отграниченность и целостность. Логические основы системного подхода.

контрольная работа , добавлен 10.02.2011


Сущность метода моделирования, классификация. Основные теоретические аспекты моделей и моделирования, а также рассмотрение конкретных примеров широкого применения моделирования, как средства познания в различных областях человеческой деятельности.

реферат , добавлен 21.05.2012


Представление о системах и системном подходе. Системное представление о мире, системность в природе. Ограничения при системном подходе. Развитие системного подхода в науке и технике. Становление инженерной деятельности и проблемы, возникающие перед ней.

дипломная работа , добавлен 20.03.2011


Общенаучный характер системного подхода. Понятия структуры и системы, "множество отношений". Роль философской методологии в формировании общенаучных понятий. Содержательные признаки и общие свойства систем. Основные содержательные признаки систем.

реферат , добавлен 22.06.2010


Исторический процесс развития системного подхода, утверждение принципов многомерного понимания действительности. Гносеологические основания развития системного знания как методологического средства. Типы и и основные направления синтезирования знаний.

реферат , добавлен 19.10.2011


Становление синергетики как самостоятельного научного направления. Значение теорий открытых систем Людвига фон Берталанфи для управления социально-экономическими объектами. Тектология А. Богданова и его вклад в становление системных представлений.

реферат , добавлен 11.09.2014


Научно-мировоззренческий контекст формирования и развития мир-системного подхода Валлерстайна. Историко-философская реконструкция современной мир-системы в концепции И. Валлерстайна. Недостатки мир-системного анализа Валлерстайна и пути их преодоления.

курсовая работа , добавлен 14.06.2012


Проблема определения сущности материи, история ее изучения античными и современными учеными. Характеристика диалектической взаимосвязи свойств и структурных элементов материи. Основные причины и формы движения материи, их качественная специфика.

реферат , добавлен 14.12.2011


Исследование системных представлений о социуме как коллективе людей с общей социальной и культурной жизнью в истории философии. Анализ теоретической модели общества как выражения его системности. Материальное производство и социальная структура общества.

Искандер Хабибрахманов написал для рубрики «Рынок игр» материал о теории систем, принципах поведения в них, взаимосвязях и примерах самоорганизации.

Мы живем в сложном мире и не всегда понимаем, что происходит вокруг. Мы видим людей которые становятся успешными не заслужив этого и тех, кто действительно достоин успеха, но остается в безвестности. Мы не уверены в завтрашнем дне, мы все больше закрываемся.

Чтобы объяснить непонятные нам вещи, мы придумывали шаманов и гадалок, легенды и мифы, университеты, школы и онлайн-курсы, но это, кажется, не помогло. Когда мы учились в школе, нам показывали картинку ниже и спрашивали, что случится, если потянуть за нитку.

Со временем большинство из нас научались давать правильный ответ на этот вопрос. Однако затем мы выходили в открытый мир, и наши задачи начинали выглядеть так:

Это вело к фрустрации и апатии. Мы стали похожими на мудрецов из притче о слоне, каждый из которых видит лишь маленькую часть картины и не может сделать правильный вывод об объекте. У каждого из нас свое непонимание мира, нам сложно коммуницировать его друг с другом, и это делает нас еще более одинокими.

Дело в том, что мы живем в век двойного сдвига парадигмы. С одной стороны, мы отходим от механистической парадигмы общества, доставшейся нам от индустриального века. Мы понимаем, что входы, выходы и мощности не объясняют всего разнообразия мира вокруг нас, и зачастую на него гораздо сильнее влияют социокультурные аспекты общества.

С другой стороны, огромное количество информации и глобализация ведут к тому, что вместо аналитического анализа независимых величин мы должны изучать взаимозависимые объекты, неделимые на отдельные составляющие.

Кажется, что от умения работать с этими парадигмами зависит наше выживание, и для этого нам нужен инструмент, как когда-то нужны были инструменты для охоты и обработки земли.

Одним из таких инструментов является теория систем. Ниже будут примеры из теории систем и ее общие положения, будет больше вопросов чем ответов и, надеюсь, будет немного вдохновения узнать об этом больше.

Теория систем

Теория систем - это довольно молодая наука на стыке большого количества фундаментальных и прикладных наук. Это своего рода биология от математики, которая занимается описанием и объяснением поведения тех или иных систем и общего между этим поведением.

Существует множество определений понятия системы, вот одно их них. Система - множество элементов, находящихся в отношениях, которое образует определенную целостность структуры, функции и процессов.

В зависимости от целей исследований, системы классифицируют:

• по наличию взаимодействия с внешним миром - открытые и закрытые;
• по количество элементов и сложности взаимодействия между ними - простые и сложные;
• по возможности наблюдения всей системы полностью – малые и большие;
• по наличию элемента случайности - детерминированные и недетерминированные;
• по наличию у системы цели - казуальные и целенаправленные;
• по уровню организации - диффузные (случайные блуждания), организованные (наличие структуры) и адаптивные (структура подстраивается под изменения вовне).

Также у систем существуют особые состояния, изучение которых дает понимание о поведении системы.

• Устойчивый фокус. При небольших отклонениях, система снова возвращается в исходное состояния. Пример - маятник.
• Неустойчивый фокус. Небольшое отклонение выводит систему из равновесия. Пример - конус, поставленный острием на стол.
• Цикл. Некоторые состояния системы циклически повторяются. Пример - история разных стран.
• Сложное поведение. Поведение системы обладает структурой, но она настолько сложна, что предсказать будущее состояние системы не представляется возможным. Пример - цены на акции на бирже.
• Хаос. Система полностью хаотична, в ее поведении полностью отсутствует структура.

Зачастую при работе с системами, мы хотим сделать их лучше. Поэтому нужно задавать себе вопрос, в какое особое состояние мы хотим ее привести. Идеально, если интересующее нас новое состояние является устойчивым фокусом, тогда мы можем быть спокойны, что если мы достигнем успеха, то он не исчезнет на следующий день.

Сложные системы

Мы все чаще встречаем вокруг нас сложные системы. Здесь я не нашел звучащих терминов в русском языке, поэтому придется говорить на английском. Существует два принципиально разных понятия сложности.

Первый (complicatedness) - означает некоторую сложность устройства, которая применяется к навороченным механизмам. Такой вид сложности зачастую порождает неустойчивость системы к малейшим изменениям в окружающей среде. Так, если на заводе остановится один из станков, он может вывести из строя весь процесс.

Второй (complexity) - означает сложность поведения, например, биологических и экономических систем (либо их эмуляций). Такое поведение напротив сохраняется даже при некоторых изменениях окружающей среды или состояния самой системы. Так, при уходе крупного игрока с рынка, игроки меньше поделят его долю между собой, и ситуация стабилизируется.

Зачастую сложные системы обладают свойствами, которые способны ввергнуть непосвященного в апатию, и сделать работу с ними трудной и интуитивно непонятной. Такими свойства являются:

• простые правила сложного поведения,
• эффект бабочки или детерминированный хаос,
• эмерджентность.

Простые правила сложного поведения

Мы привыкли, что если нечто демонстрирует сложное поведение, то оно, скорее всего, сложно устроено внутри. Поэтому мы видим закономерности в случайных событиях и пытаемся объяснить непонятные нам вещи происками злых сил.

Однако это не всегда так. Классическим примером простого внутреннего устройства и сложно внешнего поведения является игра «Жизнь». Она состоит из нескольких простых правил:

• вселенная - клетчатая плоскость, есть начальное расположение живых клеток.
• в следующий момент времени живая клетка живет, если у нее два или три соседа;
• иначе она умирает от одиночества или перенаселения;
• в пустой клетке, рядом с которой ровно три живые клетки, зарождается жизнь.

В целом, для написания программы, которая будет реализовывать эти правила, потребуется пять-шесть строчек кода.

При этом данная система может производить довольно сложные и красивые шаблоны поведения, так что не видя самих правил их сложно угадать. И уж точно сложно поверить, что это имплементируется несколькими строчками кода. Возможно, реальный мир также построен на нескольких простых законах, которые мы еще не вывели, а все безграничное многообразие порождается этим набором аксиом.

Эффект бабочки

В 1814 году Пьер-Симон Лаплас предложил мысленный эксперимент, заключающийся в существовании разумного существа, способного воспринять положение и скорость каждой частицы вселенной и знающего все законы мира. Вопрос заключался в теоретической способности такого существа предсказывать будущее вселенной.

Данный эксперимент вызвал множество споров в научных кругах. Ученые, вдохновленные прогрессом в вычислительной математике, склонялись к положительному ответу на данный вопрос.

Да, мы знаем, что принцип квантовой неопределенности исключает существование такого демона даже в теории, и предсказание положения всех частиц в мире принципиально невозможно. Но возможно ли оно в более простых детерминированных системах?

Действительно, если мы знаем состояние системы и правила, по которым они изменяются, что мешает нам вычислить следующее состояние? Нашей единственной проблемой может стать ограниченное количество памяти (мы можем хранить числа с ограниченной точностью), но все вычисления в мире так и работают, поэтому это не должно стать проблемой.

На самом деле нет.

В 1960 году Эдвард Лоренц создал упрощенную модель погоды, состоящую из нескольких параметров (температура, скорость ветра, давление) и законов, по которым из текущего состояния получается состояние в следующий момент времени, представляющих набор дифференциальных уравнений.

dt = 0,001

x0 = 3,051522

y0 = 1,582542

z 0 = 15,623880

xn+1 = xn + a(-xn + yn)dt

yn+1 = yn + (bxn - yn - znxn)dt

zn+1 = zn + (-czn + xnyn)dt

Он вычислял значения параметров, выводил их на монитор и строил графики. Получалось что-то вроде этого (график для одной переменной):

После этого Лоренц решил перестроить график, взяв некоторую промежуточную точку. Логично, что график получился бы абсолютно таким же, так как начальное состояние и правила перехода никак не изменились. Однако когда он это сделал, получилось нечто неожиданное. На графике ниже синяя линия отвечает за новый набор параметров.

То есть вначале оба графика идут очень близко, различий почти нет, но затем новая траектория все более отдаляется от старой, начиная вести себя по-другому.

Как выяснилось, причина парадокса крылась в том, что в памяти компьютера все данные хранились с точностью до шестого знака после запятой, а выводились с точностью до третьего. То есть микроскопическое изменение параметра привело к огромному различию в траекториях системы.

Это была первая детерминированная система, обладающая таким свойством. Эдвард Лоренц дал ей название «Эффект бабочки».

Этот пример показывает нам, что иногда события, кажущиеся нам неважными, в конечном итоге имеют огромное воздействие на исходы. Поведение таких систем невозможно предсказать, но они и не являются хаотическим в прямом смысле этого слова, ведь они детерминированы.

Более того, траектории данной системы обладают структурой. В трехмерном пространстве множество всех траекторий выглядит так:

Что символично, оно похоже на бабочку.

Эмерджентность

Томас Шеллинг, американский экономист, рассматривал карты распределения расовых классов в различных городах Америки, и наблюдал следующую картину:

Это карта Чикаго и здесь разными цветами изображены места проживания людей различных национальностей. То есть в Чикаго, как и в других городах Америки, присутствует довольно сильная расовая сегрегация.

Какие выводы мы можем из этого сделать? Первыми в голову приходят: люди нетолерантны, люди не принимают и не хотят жить с людьми, которые отличаются от них. Но так ли это?

Томас Шеллинг предложил следующую модель. Представим город в виде клетчатого квадрата, в клетках живут люди двух цветов (красные и синие).

Тогда почти у каждого человека из этого города есть 8 соседей. Выглядит это как-то так:

При этом если у человека меньше 25% соседей того же цвета, то он случайным образом переезжает в другую клетку. И так продолжается до тех пор, пока каждого жителя не устраивает его положение. Жителей этого города совсем нельзя назвать нетолерантными, ведь им нужно всего лишь 25% людей таких же как они. В нашем мире их назвали бы святыми, настоящим примером терпимости.

Однако если запустить процесс переездов, то из случайного расположения жителей выше, мы получим следующую картину:

То есть мы получим расово сегрегированный город. Если же вместо 25%, каждый житель будет хотеть хотя бы половину соседей таких же как он, то мы получим практически полную сегрегацию.

При этом данная модель не учитывает такие вещи, как наличие локальных храмов, магазинов с национальной утварью и так далее, которые также увеличивают сегрегацию.

Мы привыкли объяснять свойства системы свойствами ее элементов и наоборот. Однако для сложных систем это зачастую приводит нас к неверным выводам, ведь, как мы видели, поведение системы на микро и макро уровнях может быть противоположным. Поэтому зачастую спустившись на микро уровень, мы стараемся сделать как лучше, а получается как всегда.

Такое свойство системы, когда целое не может быть объяснено суммой элементов, называется эмерджентностью.

Самоорганизация и адаптивные системы

Пожалуй, самым интересным подклассом сложных систем являются адаптивные системы, или системы, способные к самоорганизации.

Самоорганизация означает, что система меняет свое поведение и состояние, в зависимости от изменений во внешнем мире, она адаптируется к изменениям, постоянное преображаясь. Такие системы повсюду, практически любая социально-экономическая или биологическая, ровно как комьюнити любого продукта, являются примерами адаптивных систем.

А вот видео с щенками.

Сначала система находится в хаосе, но при добавлении внешнего стимула она упорядочивается и появляется довольно милое поведение.

Поведение муравьиного роя

Поведение муравьиного роя при поиске еды является прекрасным примером адаптивной системы, построенной на простых правилах. При поиске еды, каждый муравей блуждает случайным образом, пока не найдет еду. Найдя еду насекомое возвращается домой, отмечая пройденный путь феромонами.

При этом вероятность выбора направления при блуждании пропорциональна количеству феромона (силе запаха) на данном пути, а со временем феромон испаряется.

Эффективность муравьиного роя настолько высока, что похожий алгоритм используется для нахождения оптимального пути в графах в реальном времени.

При этом поведение системы, описывается простыми правилами, каждое из которых критически важно. Так случайность блуждания позволяет находить новые источники питания, а испаряемость феромона и привлекательность пути, пропорциональное силе запаха, позволяет оптимизировать длину маршрута (на коротком пути, феромон будет испаряться медленнее, поскольку новые муравьи будут добавлять свой феромон).

Адаптивное поведение всегда находится где-то между хаосом и порядком. Если хаоса слишком много, то система реагирует на любое, даже незначимое, изменение и не может адаптироваться. Если же хаоса слишком мало, то в поведении системы наблюдается стагнация.

Я наблюдал это явление во многих командах, когда наличие четких должностных инструкций и жестко регламентированных процессов делало команду беззубой, и любой шум вовне выбивал ее из колеи. С другой стороны, отсутствие процессов приводил к тому, что команда действовала неосознанно, не накапливала знания и поэтому все ее несинхронизированные усилия не вели к результату. Поэтому построение такой системы, а именно в этом задача большинства профессионалов в любой динамической сфере, является своего рода искусством.

Для того, чтобы система была способна к адаптивному поведения необходимо (но не достаточно):

• Открытость . Закрытая система не может адаптироваться по определению, поскольку она ничего не знает о внешнем мире.
• Наличие положительных и отрицательных обратных связей . Отрицательные обратные связи позволяют системе оставаться в выгодном состоянии, так как они уменьшают реакцию на внешний шум. Однако, адаптация невозможно и без положительных обратных связей, которые помогают системе переходить в новое лучшее состояние. Если говорить об организациях, то за отрицательные обратные связи отвечают процессы, тогда как за положительные - новые проекты.
• Разнообразие элементов и связей между ними . Эмпирически, увеличение разнообразия элементов и количества связей увеличивает количество хаоса в системе, поэтому любая адаптивная система должна обладать необходимым количеством и того и другого. Также разнообразие позволяет более гладко реагировать на изменения.

Напоследок, хочется привести пример модели, подчеркивающей необходимость разнообразия элементов.

Для колонии пчел очень важно поддерживать постоянную температуру улья. При этом если температуру улья опускается ниже желаемой для данной пчелы, она начинает махать крыльями, чтобы согреть улей. У пчел нет координации и желаемая температура заложена в ДНК пчелы.

Если у всех пчел будет одинаковая желаемая температура, то при ее опускании ниже, все пчелы начнут одновременно махать крыльями, быстро согреют улей, а затем он также быстро остынет. График температуры будет выглядеть так:

А вот другой график, где желаемая температура для каждой пчелы сгенерирована случайно.

Температура улья держится на постоянном уровне, потому что пчелы подключаются к согреванию улья по очереди начиная с самых «мерзнущих».

На этом все, напоследок хочется повторить некоторые идеи, которые обсуждались выше:

• Иногда вещи не совсем такие, какими они кажутся.
• Отрицательный фидбек помогает оставаться на месте, положительный - двигаться вперед.
• Иногда, чтобы сделать лучше нужно добавить хаоса.
• Иногда для сложного поведения достаточно простых правил.
• Цените разнообразие, даже если вы не пчела.

Лекция 2ТО.rtf

Лекция 2. Системные представления

1. 
   Формирование системных представлений.
2. 
   Понятия, характеризующие строение систем.
3. 
   Классификация систем.
4. 
   Свойства системы.

1. 
   Формирование системных представлений

Понятия «система» и «системность» играют важную роль в современной науке и практике. Начиная с середины XX в. ведутся интенсивные разработки в области системного подхода к исследованиям и теории систем. В то же время само понятие системы имеет длительную историю. Первоначально системные представления сформировались в рамках философии: еще в античном мире был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей. Древние философы (Платон, Аристотель и др.) толковали систему как мировой порядок, что системность - свойство природы.

Принципы системности активно исследовались в философии (например, И. Кант стремился обосновать системность самого процесса познания) и в естественных науках. Наш соотечественник Е. Федоров в конце XIX в. пришел к выводу о системности природы в процессе создания кристаллографии .

Принцип системности в экономике формулировал и А. Смит, сделавший вывод, что эффект действия людей, организованных в группу, больше, чем сумма одиночных результатов.

Различные направления исследования системности позволили сделать вывод о том, что это свойство природы и свойство деятельности человека (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Системность как всеобщее свойство материи

Теория систем служит методологической базой теории управления. Это относительно молодая наука, организационное становление которой произошло во второй половине XX в. Родоначальником теории систем считается австрийский ученый Л. фон Берталанфи. Первый международный симпозиум по системам состоялся в Лондоне в 1961г. Первый доклад на нем сделал выдающийся английский кибернетик С. Вир, что можно считать свидетельством гносеологической близости кибернетики и теории систем.

Центральное понятие теории систем - система (от греческого systema - «целое, составленное из частей»). Система - объект произвольной природы, обладающий выраженным системным свойством, которым не обладает ни одна из частей системы при любом способе ее членения, свойством, не выводимом из свойств частей.

Приведенное определение системы нельзя считать исчерпывающим - оно отражает лишь некий общий подход к изучению объектов. В литературе по системному анализу можно найти множество определений системы.(См.: например, Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. – М.,1978. См. также Приложение 5)

В настоящем пособии мы будем использовать следующее рабочее определение системы: «Система - это целостная совокупность взаимосвязанных элементов, имеющая определенную структуру и взаимодействующая с окружающей средой в интересах достижения цели». Анализируя это определение, мы можем выявить несколько базисных понятий: целостность, совокупность, структурированность, взаимодействие со внешней средой, наличие цели и др. Они представляют собой систему понятий, т. е. внутреннюю организацию некоторого устойчивого объекта, целостность которого и есть система. Сама возможность выделить в поле исследования устойчивые объекты определяется свойством целостности системы, целями наблюдателя и возможностями его воспринимать действительность.

Рассмотрим некоторые основные термины и понятия, широко используемые в системных исследованиях.

• 
  ^ Состояние системы - упорядоченное множество существенных свойств, которыми она обладает в определенный момент времени.
• 
  Свойства системы - совокупность параметров, определяющих поведение системы.
• 
  Поведение системы - реальное или потенциальное действие системы.
• 
  Действие - происходящее с системой событие, вызванное другим событием.
• 
  Событие - изменение по крайней мере одного свойства системы.

1. 
   Понятия, характеризующие строение систем

Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Представление о неделимости связано с целью рассмотрения объекта как системы. Таким образом, элемент - предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи.

Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы , более крупные, чем элементы, но более мелкие, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупности элементов, способных выполнять относительно независимые функции, направленные на достижение общей цели системы. Для подсистемы должна быть сформулирована подцель, являющаяся ее системообразующим фактором.

Если стоит задача не только выделить систему из окружающей среды и исследовать ее поведение, но и понять ее внутреннее строение, нужно изучать структуру системы. Термин «структура» происходит от латинского structura - «строение», «расположение», «порядок». Структура системы включает в себя ее элементы, связи между ними и атрибуты этих связей. В большинстве случаев понятие «структура» принято связывать с графическим отображением, однако это необязательно. Структура может быть представлена в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графиков и т. п.

Связь - понятие, выражающее необходимые и достаточные отно-шения между элементами. Атрибутами связи являются:

• 
  направленность;
• 
  сила;
• 
  характер.

По направленности связи разделяются на направленные и ненаправ ленные. Направленные связи, в свою очередь, делятся на прямые и об ратные.

По силе проявления связи делятся на слабые и сильные.

По характеру связи разделяются на связи подчинения и связи по рождения. Первые можно разделить на линейные и функциональные; вторые характеризуют причинно-следственные отношения.

Связи между элементами характеризуются определенным поряд-ком, внутренними свойствами, направленностью на функционирова-ние системы. Такие особенности системы называются ее организацией.

Структурные связи относительно независимы от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой. Это означает, что закономерности, выявленные при изучении систем, ото-бражающих объекты одной природы, могут использоваться при иссле-довании систем другой природы. Связь также может быть представле-на и рассмотрена как система, имеющая свои элементы и связи.

Понятие «структура» в узком смысле слова может отождествляться с понятием «системообразующие отношения», т.е. структура может рассматриваться как системообразующий фактор,

В широком смысле слова под структурой понимают всю совокупность отношений между элементами, а не только системообразующие отношения.

Методика вычленения системообразующих отношений из окружающей среды зависит от того, идет ли речь о проектировании еще не существующей системы или об анализе системного представления известного объекта, материального или идеального. Существуют различные виды структур. Наиболее известные из них представлены на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Виды структур

1. 
   Классификация систем

Рассмотрим сначала некоторые разновидности систем. Абстрактные системы - это системы, все элементы которых являются понятиями

Конкретные системы - это системы, элементы которых являются физическими объектами. Они разделяются на естественные (возникающие и существующие без участия человека) и искусственные (созданные человеком).

Открытые системы - обменивающиеся с внешней средой веществом, энергией и информацией.

^ Закрытые системы - это системы, у которых нет обмена с внешней средой.

В чистом виде открытых и закрытых систем не существует.

Динамические системы занимают одно из центральных мест в общей теории систем. Такая система представляет собой структурированный объект, имеющий входы и выходы, объект, в который в определенные моменты можно вводить и из которого можно выводить вещество, энергию, информацию. Динамические системы представляются как системы, в которых процессы протекают во времени непрерывно, и как системы, в которых все процессы совершаются только в дискретные моменты времени. Такие системы называют дискретными динамическими системами. При этом в обоих случаях предполагается, что поведение системы можно анализировать в некотором промежутке времени, что непосредственно и определяется термином «динамическая».

^ Адаптивные системы - системы, функционирующие в условиях начальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. Понятие адаптации сформировалось в физиологии, где оно определяется как совокупность реакций, обеспечивающих приспособление организма к изменению внутренних и внешних условий. В теории управления адаптацией называют процесс накопления и использования информации в системе, направленной на достижение оптимального состояния при начальной непосредственности и изменяющихся внешних условиях.

^ Иерархические системы - системы, элементы которых сгруппированы по уровням, вертикально соотнесенным один с другим; при этом элементы уровней имеют разветвляющиеся выходы. Хотя понятие «иерархия» постоянно присутствовало в научном и повседневном обиходе, обстоятельное теоретическое изучение иерархических систем началось недавно. Рассматривая иерархические системы, обратимся к принципу противопоставления. Объектом противопоставления будут системы с линейной структурой (радиальные, централизованные). Для систем с централизованным управлением характерна однозначность управляющих воздействий. В отличие от них существуют иерархические системы, системы произвольной природы (технические, биологические, социальные и другие), имеющие многоуровневую и разветвленную структуру в функциональном, организационном или ином плане. Иерархические системы составляют предмет особого внимания в теории и практике менеджмента благодаря своему универсальному характеру и ряду преимуществ по сравнению например, с линейными структурами. Среди таких преимуществ: свобода локальных воздействий, отсутствие необходимости пропускать очень большие потоки информации через один пункт управления, повышенная надежность. Кроме того, при выходе из строя одного элемента централизованной системы из строя выйдет и вся система; при выходе же из строя одного элемента иерархической системы вероятность выхода из строя всей системы незначительна. Всем иерархическим системам свойствен ряд характеристик:

• 
  последовательное вертикальное расположение уровней, составляющих систему (подсистему);
• 
  приоритет действий подсистем верхнего уровня (право вмешательства);
• 
  зависимость действий подсистемы верхнего уровня от фактического исполнения нижними уровнями своих функций;
• 
  относительная самостоятельность подсистем, что обеспечивает возможность сочетания централизованного и децентрализованного управления сложной системой.

Учитывая условность всякой классификации, следует отметить, что попытки классификации должны сами по себе обладать свойствами системности, поэтому классификацию можно считать разновидностью моделирования.

Рассмотрим некоторые виды классификации систем по различным признакам.

• 
  Классификация систем по происхождению (рис. 2.3).

• 
  Классификация систем по описанию переменных (рис. 2.4).
• 
  Классификация систем по способу управления (рис. 2.5).
• 
  Классификация систем по типу их операторов (рис. 2.6).

Существует множество других способов классификации, например по степени ресурсной обеспеченности управления, включая энергетические, материальные, информационные ресурсы.

Кроме рассмотренных классификаций систем, их можно делить на простые и сложные, детерминированные и вероятностные, линейные и нелинейные и т.д.

1. 
   Свойства систем

Анализ рабочего определения системы позволяет выделить некоторые из ее общих свойств:

• 
  любая система представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов;
• 
  система образует особое единство с внешней средой;
• 
  любая система представляет собой элемент системы более высо-кого порядка;
• 
  элементы, составляющие систему, в свою очередь, выступают в качестве систем более низкого порядка.

Проанализировать эти свойства можно с помощью рис. 2.7 (А - система; В и Д - элементы системы А; С - элемент системы В).

Элемент В, служащий элементом системы А, в свою очередь, явля-ется системой более низкого уровня, которая состоит из собственных элементов, включая, например, элемент С. И если мы рассмотрим элемент В как систему, взаимодействующую с внешней средой, то последнюю в этом случае будет представлять система В (элемент системы А). Поэтому особенность единства системы с внешней средой можно интерпретировать как взаимодействие элементов системы более высокого порядка. Подобные рассуждения можно провести для любого элемента любой системы.

Изучение свойств системы предполагает прежде всего изучение взаимоотношения частей и целого. При этом имеется в виду, что:

1) целое первично, а части вторичны;

2) системообразующие факторы представляют собой условия взаимосвязанности частей внутри одной системы;

3) части системы образуют неразрывное целое, поэтому воздействие на любые из них влияет на всю систему;

4) каждая часть системы имеет собственное предназначение с точки зрения цели, на достижение которой направлена деятельность целого;

5) природа частей и их функции определяются положением частей в целом, а их поведение регулируется взаимоотношениями целого и его частей;

6) целое ведет себя как нечто единое, независимо от степени сложности.

Из всего многообразия свойств систем для исследования организационных процессов целесообразно в первую очередь выделить такие свойства, как эмерджентность, эквифинальность и гомеостаз .

Эмерджентностъ - одно из самых существенных свойств систем. Это несводимость свойств системы к свойствам ее элементов; иными словами, эмерджентностью называют наличие новых качеств целого, отсутствующих у его составных частей. Таким образом, свойства целого не являются простой суммой свойств составляющих его элементов, хотя и зависят от них. В то же время объединенные в систему элементы могут терять свойства, присущие им вне системы, или приобретать новые.

Эквифинальность - одно из наименее изученных свойств системы, характеризующее предельные возможности систем определенного класса сложности. Л. фон Берталанфи, предложивший этот термин, определял эквифинальность применительно к открытой системе как способность системы (в отличие от состояний равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями) достигать независящего от времени и от исходных условий состояния, которое определяется исключительно параметрами системы. Потребность во введении этого понятия возникает начиная с некоторого уровня сложности систем. Эквифинальность - внутренняя предрасположенность системы к достижению некоего предельного состояния, не зависящего от внешних условий. Идея эквифинальности заключается в изучении параметров, определяющих некоторый предельный уровень организации.

Организация, будучи целостным образованием, всегда стремится воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление, в частности внешней среды. Это свойство организации называется гомеостазом .

Понятия «система» и «системность» играют важную роль в современной науке и практике.

Начиная с середины XX в. ведутся интенсивные разработки в области системного подхода к исследованиям и теории систем. В то же время само понятие системы имеет длительную историю. Первоначально системные представления сформировались в рамках философии: еще в античном мире был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей.

Древние философы (Платон, Аристотель и др.) толковали систему как мировой порядок, утверждая, что системность - свойство природы.

Принципы системности активно исследовались в философии (например, И. Кант стремился обосновать системность самого процесса познания) и в естественных науках. Наш соотечественник Е. Федоров в конце XIX в. пришел к выводу о системности природы в процессе создания кристаллографии.

Принцип системности в экономике формулировал и А. Смит, сделавший вывод, что эффект действия людей, организованных в группу, больше, чем сумма одиночных результатов.

Теория систем служит методологической базой теории управления. Это относительно молодая наука, организационное становление которой произошло во второй половине XX в.

Родоначальником теории систем считается австрийский ученый Л. фон Берталанфи.

Первый международный симпозиум по системам состоялся в Лондоне в 1961 г. Первый доклад на нем сделал выдающийся английский кибернетик С. Бир, что можно считать свидетельством гносеологической близости кибернетики и теории систем.

Центральное понятие теории систем - система (от греческого systema - «целое, составленное из частей»). Система - объект произвольной природы, обладающий выраженным системным свойством, которым не обладает ни одна из частей системы при любом способе ее членения, свойством, не выводимом из свойств частей.

В настоящем пособии мы будем использовать следующее рабочее определение системы: «Система - это целостная совокупность взаимосвязанных элементов, имеющая определенную структуру и взаимодействующая с окружающей средой в интересах достижения цели». Анализируя это определение, мы можем выявить несколько базисных понятий: целостность, совокупность, структурированность, взаимодействие со внешней средой, наличие цели и др. Они представляют собой систему понятий, т. е. внутреннюю организацию некоторого устойчивого объекта, целостность которого и есть система. Сама возможность выделить в поле исследования устойчивые объекты определяется свойством целостности системы, целями наблюдателя и возможностями его воспринимать действительность.

Основоположниками системного подхода являются: Л. фон Берталанфи, А. А. Богданов, Г. Саймон, П. Друкер, А. Чандлер.

Системный подход – это методологическое направление, состоящее в исследовании сложных объектов с использованием системного анализа.

Системный подход - направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Как говорится, «Правильно заданный вопрос - половина ответа». Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания.

Анализ внутреннего строения организации обеспечивается с помощью использования системного подхода.

Для понимания сути и роли системного подхода в теории организаций рассмотрим первоначально понятие системы, ее отличительные признаки, состав компонентов.

Рассмотрим некоторые основные термины и понятия, широко используемые в системных исследованиях:

Система – множество взаимосвязанных элементов, объединенных ради достижения общей цели в единое целое, взаимодействие между которыми характеризуется упорядоченностью и регулярностью на отдельном отрезке времени. К основным компонентам системы относят: элементы системы, взаимоотношения между элементами, подсистемы, структуру системы. Система - совокупность взаимосвязанных элементов, образующих целостность или единство.

Элемент системы – это минимальная целая часть системы, которая функционально способна отразить некоторые общие закономерности системы в целом. Минимальность определяется субъектом исследования как часть, достаточная для удовлетворения познавательной потребности.

Взаимоотношения, или связи между элементами системы, выражаются через обмен веществом, энергией, информацией. Они бывают прямые и обратные, положительные и отрицательные, нейтральные или функциональные.

Подсистема – часть системы, состоящая из элементов, которые возможно объединить по схожим функциональным проявлениям. В зависимости от количества функций в системах может быть разное число подсистем.

Структура системы – это совокупность связей между элементами системы, ее подсистемами, между системой и внешней средой. Если рассматривают совокупность связей внутри системы, структуру считают внутренней. Если рассматриваются связи как внутри, так и с внешней средой, структура считается полной. Структура - способ взаимодействия элементов системы посредством определенных связей (картина связей и их стабильностей).

Процесс - динамическое изменение системы во времени.

Функция - работа элемента в системе.

Состояние - положение системы относительно других её положений.

Системный эффект - такой результат специальной переорганизации элементов системы, когда целое становится больше простой суммы частей.

Структурная оптимизация - целенаправленный итерационный процесс получения серии системных эффектов с целью оптимизации прикладной цели в рамках заданных ограничений. Структурная оптимизация практически достигается с помощью специального алгоритма структурной переорганизации элементов системы. Разработана серия имитационных моделей для демонстрации феномена структурной оптимизации и для обучения.

Состояние системы - упорядоченное множество существенных свойств, которыми она обладает в определенный момент времени.

Свойства системы - совокупность параметров, определяющих поведение системы.

Поведение системы - реальное или потенциальное действие системы.

Действие - происходящее с системой событие, вызванное другим событием.

Событие - изменение по крайней мере одного свойства системы.

Отличительными признаками системы выступают:

Наличие взаимосвязанных частей в объекте,

Взаимодействие между частями объекта,

Упорядоченность данного взаимодействия ради достижения общей цели системы.

В самом общем и широком смысле слова под системным исследованием предметов и явлений окружающего нас мира понимают такой метод, при котором они рассматриваются как части или элементы единого, целостного образования. Эти части или элементы, взаимодействуя, определяют новые свойства системы, которые отсутствуют у отдельных ее элементов. С таким пониманием системы мы постоянно встречались в ходе изложения всего предыдущего материала. Однако оно применимо лишь для характеристики систем, состоящих из однородных частей, имеющих вполне определенную структуру. Тем не менее на практике нередко к системам относят также совокупности разнородных объектов, объединенных в одно целое для осуществления определенной цели.

Главное, что определяет систему, - это взаимосвязь и взаимодействие частей в рамках целого. Если такое взаимодействие существует, то допустимо говорить о системе, хотя степень взаимодействия ее частей может быть различной. Следует также обратить внимание на то, что каждый отдельный объект, предмет или явление можно рассматривать как определенную целостность, состоящую из частей, и, следовательно, исследовать как систему.

Понятие системы и системный метод в целом формировались постепенно, по мере того как наука и практика овладевали разными типами, видами и формами взаимодействия и объединения предметов и явлений. Теперь нам предстоит подробнее ознакомиться с различными попытками уточнения как самого понятия системы, так и становления системного метода.

18.1. Становление системного метода исследования

Корни системного подхода к изучению окружающего мира уходят в глубокую древность. В неявной форме он широко применялся в ан-

тичной науке, хотя сам термин «система» появился значительно позднее. Древние греки рассматривали природу и мир как нечто единое целое, в котором предметы, явления и события связаны множеством различных связей. Основой такого единства у ранних греческих философов выступает определенное материальное начало: вода у Фалеса, воздух у Анаксимена и огонь у Гераклита. Однако эта верная в общем идея не раскрывалась в конкретных связях явлений и процессов, не доказывалась в частностях. Это и вполне понятно, ибо у древних греков не было конкретных наук и все, что можно было назвать положительным знанием, наравне с натурфилософскими спекуляциями входило в состав нерасчлененной философии. Исключением являлась лишь математика, в которой они создали знаменитый аксиоматический метод построения знания, до сих пор служащий важнейшим средством логической систематизации и обоснования не только математического, но и любого знания вообще.

С переходом к опытному изучению природы и возникновением экспериментального естествознания в XVII в. происходит расчленение знаний по отдельным областям природы, группам явлений, отраслям и научным дисциплинам. Начинается дисциплинарный способ построения и развития научного знания, когда каждая наука тщательно и досконально изучает свой предмет, используя специфические методы исследования, не интересуясь при этом ни целями и задачами, ни способами познания других наук. Такой подход, как отмечалось уже в 1-й главе, обладал определенными преимуществами, но в то же время ограничивал возможности исследователей узкими рамками своей дисциплины и тем самым препятствовал установлению связей между другими дисциплинами. В результате этого единая природа оказалась искусственно поделенной между разобщенными науками.

Несмотря на это, дифференциация науки продолжала расти, число отдельных научных дисциплин все больше увеличивалось, и, соответственно, ослабевали связи и взаимопонимание ученых. Со временем такое положение становилось все более нетерпимым, и вопреки сопротивлению отдельных групп ученых возникали интегративные, междисциплинарные методы и теории, с помощью которых, используя общие понятия и принципы, решались проблемы, которые выдвигались перед науками, изучавшими взаимосвязанные процессы и формы движения материи, а потом и более общие теории. Так, еще в конце XIX - начале XX в. возникли биофизика и биохимия, геофизика и геохимия, химическая физика и физическая химия и другие.

Настоящий прорыв в системных исследованиях произошел после окончания Второй мировой войны, когда возникло мощное систем-

ное движение, способствовавшее внедрению идей, принципов и методов системного исследования не только в естествознание, но и в социально-экономические и гуманитарные науки. Именно системный подход способствовал тому, что каждая наука стала рассматривать в качестве своего предмета изучение систем определенного типа, которые находятся во взаимодействии с другими системами. Согласно новому подходу, мир предстал в виде огромного множества систем самого разнообразного конкретного содержания и общности, объединенных в единое целое - Вселенную.

18.2. Специфика системного метода исследования

Приведенное выше интуитивное определение системы достаточно для того, чтобы отличать системы от таких совокупностей предметов и явлений, которые системами не являются. В нашей литературе для них не существует специального термина. Поэтому мы будем обозначать их заимствованным из англоязычной литературы термином агрегаты. Кучу камней вряд ли кто-либо назовет системой, в то время как физическое тело, состоящее из большого числа взаимодействующих молекул, или химическое соединение, образованное из нескольких элементов, а тем более живой организм, популяцию, вид и другие сообщества живых существ всякий будет интуитивно считать системой.

Чем мы руководствуемся при отнесении одних совокупностей объектов к системам, а других - к агрегатам? Очевидно, что в первом случае мы замечаем определенную целостность, единство составляющих систему элементов, а во втором такое единство и взаимосвязь отсутствуют и поэтому речь должна идти о простой совокупности, или агрегате, элементов.

Таким образом, для системного подхода характерно именно целостное рассмотрение, установление взаимодействия составных частей или элементов совокупности, несводимость свойств целого к свойствам частей.

На протяжении всего изложения мы встречались с многочисленными физическими, химическими, биологическими и экологическими системами, свойства которых нельзя объяснить свойствами их элементов. В отличие от этого свойства простых совокупностей, или агрегатов, возникают из суммирования свойств составляющих их частей. Так, например, длина тела, состоящего из нескольких частей, или его вес могут быть найдены путем суммирования соответственно длин и весов его частей. В отличие от этого температуру воды, полученную путем смешения разных ее объемов, нагретых до разных гра-

дусов, нельзя вычислить таким способом. Нередко поэтому говорят, что если свойства простых совокупностей аддитивны, т.е. суммируются или складываются из свойств или величин их частей, то свойства систем как целостных образований неаддитивны.

Следует, однако, отметить, что различие между системами и агрегатами, или просто совокупностями объектов, имеет не абсолютный, а относительный характер и зависит от того, как подходят к исследованию совокупности. Ведь даже кучу камней можно рассматривать как некоторую систему, элементы которой взаимодействуют по закону всемирного тяготения. Тем не менее здесь мы не обнаруживаем возникновения новых целостных свойств, которые присущи настоящим системам. Этот отличительный признак систем, заключающийся в наличии у них новых интегративных, целостных свойств, которые возникают вследствие взаимодействия составляющих их частей или элементов, всегда следует иметь в виду при определении систем.

В последние годы предпринималось немало попыток дать логическое определение понятию системы. Поскольку в логике типичным способом является определение через ближайший род и видовое отличие, постольку в качестве родового понятия обычно выбирались наиболее общие понятия математики и даже философии. В современной математике таким понятием считается понятие множества, введенное в конце прошлого века немецким математиком Г. Кантором (1845-1918) для обозначения любой совокупности математических объектов, обладающих некоторым общим свойством. Поэтому Р. Фейджин и А. Холл воспользовались понятием множества для логического определения системы.

«Система, - пишут они, - это множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами (свойствами)».

Такое определение нельзя назвать корректным, хотя бы потому, что самые различные совокупности объектов можно назвать множествами и для многих из них можно установить определенные отношения между объектами, так что видовое отличие для систем (differentia specified) не указано. Дело, однако, не столько в формальной некорректности определения, сколько в его содержательном несоответствии действительности. В самом деле, в нем не отмечается, что объекты, составляющие систему, взаимодействуют таким образом, что они обусловливают возникновение новых, целостных, системных свойств. По-видимому, такое предельно широкое понятие, как система, нельзя определить чисто логически через другие существующие понятия. Поэтому его следует признать исходным и неопределяемым понятием, содержание которого можно объяснить с помощью приме-

ров. Именно так обычно поступают в науке, когда приходится иметь дело с исходными, первоначальными ее понятиями, например с множеством в математике или массой и зарядом в физике.

Для лучшего понимания природы систем необходимо рассмотреть сначала их строение и структуру, а затем и классификацию.

Строение системы характеризуется теми компонентами, из которых она образована. Такими компонентами являются: подсистемы, части или элементы системы, в зависимости от того, что принимается за основу деления.

Подсистемы составляют части системы, которые обладают определенной автономностью, но в то же время они подчинены системе и управляются ею. Обычно подсистемы выделяются в особым образом организованных системах, которые называются иерархическими.

Элементами обычно называют наименьшие единицы системы, хотя в принципе любую часть можно рассматривать в качестве элемента, если отвлечься от ее размера.

В качестве типичного примера можно привести человеческий организм, который состоит из нервной, дыхательной, пищеварительной и других подсистем, часто называемых просто системами. В свою очередь, подсистемы содержат в своем составе определенные органы, которые состоят из тканей, а ткани - из клеток, а клетки - из молекул. Многие живые и социальные системы построены по такому же иерархическому принципу, где каждый уровень организации, обладая известной автономностью, в то же время подчинен предшествующему, более высокому уровню. Такая тесная взаимосвязь и взаимодействие различных компонентов обеспечивают системе как целостному, единому образованию наилучшие условия для существования и развития.

Структурой системы называют совокупность тех специфических взаимосвязей и взаимодействий, благодаря которым возникают новые целостные свойства, присущие только системе и отсутствующие у отдельных ее компонентов. В западной литературе такие свойства называют эмерджентными, или возникающими в результате взаимодействия и присущими только системе. В зависимости от конкретного характера взаимодействия компонентов различают различные типы систем: электромагнитные, атомные, ядерные, химические, биологические и социальные. В рамках этих типов можно, в свою очередь, рассматривать отдельные виды систем.

В принципе к каждому отдельному объекту можно подойти с системной точки зрения, поскольку он представляет собой определенное целостное образование, способное к самостоятельному существованию. Так, например, молекула воды, образованная из двух атомов во-

дорода и одного атома кислорода, представляет собой систему, компоненты которой взаимосвязаны силами электромагнитного взаимодействия. Весь окружающий нас мир, его предметы, явления и процессы оказываются совокупностью самых разнообразных по конкретной природе и уровню организации систем. Каждая система в этом мире взаимодействует с другими системами.

Система и ее окружение. Для более тщательного исследования обычно выделяют те системы, с которыми данная система взаимодействует непосредственно и которые называют окружением или внешней средой системы. Все реальные системы в природе и обществе являются, как уже указывалось, открытыми и, следовательно, взаимодействующими с окружением путем обмена веществом, энергией и информацией. Представление о закрытой, или изолированной, системе является далеко идущей абстракцией, не отражающей адекватно реальность, поскольку никакая реальная система не может быть изолирована от воздействия других систем, составляющих ее окружение. В неорганической природе открытые системы могут обмениваться с окружением либо веществом, как это происходит в химических реакциях, либо энергией, когда система получает свежую энергию из окружения и рассеивает в нем «отработанную» энергию в виде тепла. В живой природе системы обмениваются с окружением, кроме вещества и энергии, также и информацией, посредством которой происходит управление и передача наследственных признаков от организмов к потомкам. Особое значение обмен информацией приобретает в социально-экономических и культурно-гуманитарных системах, где такой обмен служит основой для всей коммуникативной деятельности людей.

Классификация систем может производиться по самым разным основаниям. Прежде всего, все системы можно разделить на системы материальные и идеальные, или концептуальные. К материальным системам относится подавляющее большинство систем неорганического, органического и социального характера. Все материальные системы, в свою очередь, могут быть разделены на основные классы соответственно той форме движения материи, которую они представляют. В связи с этим обычно различают гравитационные, физические, химические, биологические, геологические, экологические и социальные системы. Среди материальных систем выделяют также искусственные, специально созданные обществом технические и технологические системы, служащие для производства материальных благ.

Все эти системы называются материальными или объективными потому, что их содержание и свойства не зависят от познающего субъекта. Однако субъект может все глубже, полнее и точнее познавать их

свойства и закономерности с помощью создаваемых им концептуальных систем. Такие системы называются идеальными именно потому, что представляют собой отражение материальных, объективно существующих в природе и обществе систем.

Наиболее типичным примером концептуальной системы является научная теория, которая выражает с помощью своих понятий, обобщений и законов объективные, реальные связи и отношения, существующие в конкретных природных и социальных системах.

Системный характер научной теории выражается в самом ее построении, когда отдельные ее понятия и суждения не просто перечисляются, а объединяются в рамках определенной целостной структуры. В этих целях обычно выделяются несколько основных, или первоначальных, понятий, на основе которых, во-первых, по правилам логики определяются другие, производные, или вторичные, понятия. Аналогично этому среди всех суждений теории выбираются некоторые исходные, или основные, суждения, которые в математических теориях называются аксиомами, а в естественнонаучных теориях - законами или принципами. Так, например, в классической механике такими основными суждениями являются три основных закона механики, в специальной теории относительности - принципы постоянства скорости света и относительности. В математизированных теориях физики соответствующие законы часто выражаются с помощью систем уравнений, как это осуществлено Дж.К. Максвеллом в его теории электромагнетизма. В биологических и социальных теориях обычно ограничиваются словесными формулировками законов. На примере эволюционной теории Ч. Дарвина мы видели, что ее основное содержание можно выразить с помощью трех основных принципов или даже единственного принципа естественного отбора.

Все наше знание не только в области науки, но и в других сферах деятельности мы стремимся определенным образом систематизировать, чтобы стала ясной логическая взаимосвязь отдельных суждений, а также всей структуры знания в целом. Отдельное, изолированное суждение не представляет особого интереса для науки. Только тогда, когда его удается логически связать с другими элементами знания, в частности с суждениями теории, оно приобретает определенный смысл и значение. Поэтому важнейшая функция научного познания состоит как раз в систематизации всего накопленного знания, при которой отдельные суждения, выражающие знание о конкретных фактах, объединяются в рамках определенной концептуальной системы.

Другие классификации в качестве основания деления рассматривают признаки, характеризующие состояние системы, ее поведение,

взаимодействие с окружением, целенаправленность и предсказуемость поведения и другие свойства.

Наиболее простой классификацией является деление систем на статические и динамические, которое в известной мере является условным, так как все в мире находится в постоянном изменении и движении. Поскольку, однако, даже в механике мы различаем статику и динамику, то кажется целесообразным рассматривать специально также статические системы.

Среди динамических систем обычно выделяют детерминистические и стохастические системы. Такая классификация основывается на характере предсказания динамики или поведения систем. Как отмечалось в предыдущих главах, предсказания, основанные на изучении поведения детерминистических систем, имеют вполне однозначный и достоверный характер. Именно такими системами являются динамические системы, исследуемые в классической механике и астрономии. В отличие от них стохастические системы, которые чаще всего называют вероятностно-статистическими, имеют дело с массовыми или повторяющимися случайными событиями и явлениями. Поэтому предсказания в них, как отмечалось в предыдущих главах, имеют не достоверный, а лишь вероятностный характер.

По характеру взаимодействия с окружающей средой различают, как мы уже знаем, системы открытые и закрытые (изолированные), а иногда выделяют также частично открытые системы. Такая классификация носит в основном условный характер, ибо представление о закрытых системах возникло в классической термодинамике как определенная абстракция, оказавшаяся не соответствующей объективной действительности, в которой подавляющее большинство систем, если не все они, являются открытыми.

Многие сложноорганизованные системы, встречающиеся в социальном мире, являются целенаправленными, т.е. ориентированными на достижение одной или нескольких целей, причем в разных подсистемах и на разных уровнях организации эти цели могут быть отличными и даже прийти в конфликт между собой.

Классификация систем дает возможность рассмотреть множество существующих в науке систем ретроспективно, т.е. задним числом, и поэтому не представляет для исследователя такого интереса, как изучение метода и перспектив системного подхода в конкретных условиях его применения.

18.3. Метод и перспективы системного исследования

В неявной форме системный подход в простейшем виде применялся в науке с самого начала ее возникновения. Даже тогда, когда отдельные науки занимались накоплением и обобщением первоначального фактического материала, идея систематизации и единства лежала в основе всех поисков новых фактов и приведения их в единую систему научного знания.

Однако возникновение системного метода как особого способа исследования многие относят ко времени Второй мировой войны и наступившему мирному периоду. Во время войны ученые столкнулись с проблемами комплексного характера, которые требуют учета взаимосвязи и взаимодействия многих факторов в рамках целого. К таким проблемам относились, в частности, планирование и проведение военных операций, вопросы снабжения и организации армии, принятие решений в сложных условиях и т.п. На этой основе возникла одна из первых системных дисциплин, названная исследованием операций. Применение системных идей к анализу экономических и социальных процессов способствовало возникновению теории игр и теории принятия решений.

Пожалуй, самым значительным шагом в формировании идей системного метода было появление кибернетики как общей теории управления в технических системах, живых организмах и обществе. В ней наиболее отчетливо виден новый подход к исследованию различных по конкретному содержанию систем управления. Хотя отдельные теории управления существовали и в технике, и в биологии, и в социальных науках, тем не менее единый, междисциплинарный подход дал возможность раскрыть более глубокие и общие закономерности управления, которые заслонялись массой второстепенных деталей при конкретном исследовании частных систем управления. В рамках кибернетики впервые было ясно показано, что процесс управления с самой общей точки зрения можно рассматривать как процесс накопления, передачи и преобразования информации. Само же управление можно отобразить с помощью определенной последовательности алгоритмов, или точных предписаний, посредством которых осуществляется достижение поставленной цели. Вскоре после этого алгоритмы были использованы для решения различных других задач массового характера, например управления транспортными потоками, технологическими процессами в металлургии и машиностроении, организации распределения продукции, регулирования движения и многочисленных подобных процессов.

Появление быстродействующих компьютеров явилось той необходимой технической базой, с помощью которой можно было обраба-

тывать разнообразные алгоритмически описанные процессы. Алгоритмизация и компьютеризация целого ряда производственно-технических, управленческих и других процессов явилась, как известно, одним из составных элементов современной научно-технической революции, связавшей воедино новые достижения науки с результатами развития техники.

Чтобы лучше понять сущность системного метода, необходимо с самого начала отметить, что понятия, теории и модели, на которые он опирается, применимы для исследования предметов и явлений самого конкретного различного содержания. В этих целях приходится абстрагироваться, отвлекаться от конкретного содержания отдельных, частных систем и выявить то общее, существенное, что присуще всем системам определенного рода.

Наиболее общим приемом для реализации этой цели служит математическое моделирование. С помощью математической модели отображаются наиболее существенные количественные и структурные связи между элементами некоторых родственных систем. Затем эта модель рассчитывается на компьютере и результаты вычислений сравниваются с данными наблюдений и экспериментов. Возникающие расхождения устраняются путем внесения дополнений и изменений в первоначальную модель.

Обращение к математическим моделям диктуется самим характером системных исследований, в процессе которых приходится иметь дело с наиболее общими свойствами и отношениями разнообразных конкретных, частных систем. В отличие от традиционного подхода, оперирующего двумя или несколькими переменными, системный метод предполагает анализ целого множества переменных. Связь между этими многочисленными переменными, выраженными на языке различных уравнений и их систем, и представляет собой математическую модель. Эта модель вначале выдвигается в качестве некоторой гипотезы, которая в дальнейшем должна быть проверена с помощью опыта.

Очевидно, что, прежде чем построить математическую модель какой-либо системы, необходимо выявить то общее, качественно однородное, что присуще разным видам однотипных систем. До тех пор, пока системы не будут изучены на качественном уровне, ни о какой количественной математической модели не может быть речи. Ведь для того, чтобы выразить любые зависимости в математической форме, необходимо найти у разных конкретных систем предметов и явлений однородные свойства, например размеры, объем, вес и т.п. С помощью выбранной единицы измерения эти свойства можно представить в виде чисел и затем выразить отношения между свойствами как зависи-

мости между отображающими их математическими уравнениями и функциями. Построение математической модели имеет существенное преимущество перед простым описанием систем в качественных терминах потому, что оно дает возможность делать точные прогнозы о поведении систем, которые гораздо легче проверить, чем весьма неопределенные и общие качественные предсказания. Таким образом, при математическом моделировании систем наиболее ярко проявляется эффективность единства качественных и количественных методов исследования, характеризующая магистральный путь развития современного научного познания.

Обратимся теперь к вопросу о преимуществах и перспективах системного метода исследования.

Прежде всего заметим, что возникновение самого системного метода и его применение в естествознании и других науках знаменуют значительно возросшую зрелость современного этапа их развития. Прежде чем наука могла перейти к этому этапу, она должна была исследовать отдельные стороны, особенности, свойства и отношения тех или иных предметов и явлений, изучать части в отвлечении от целого, простое отдельно от сложного. Такому периоду, как отмечалось в 1-й главе, соответствовал дисциплинарный подход, когда каждая наука сосредоточивала все внимание на исследовании специфических закономерностей изучаемого ею круга явлений. Со временем стало очевидным, что такой подход не дает возможности раскрыть более глубокие закономерности, присущие широкому классу взаимосвязанных явлений, не говоря уже о том, что он оставляет в тени взаимосвязь разных классов явлений, каждый из которых был предметом обособленного изучения отдельной науки.

Междисциплинарный подход, сменивший дисциплинарный, стал все шире применяться для установления закономерностей, присущих разным областям явлений, и получил дальнейшее развитие в различных формах системных исследований как в процессе своего становления, так и в конкретных приложениях.

Системный метод прошел разные этапы, что отразилось на самой терминологии, которая, к сожалению, не отличается единством. С точки зрения практической значимости можно выделить:

системотехнику, занимающуюся исследованием, проектированием и конструированием новейших технических систем, в которых учитывается не только работа механизмов, но и действия человека - оператора, управляющего ими. Это направление разрабатывает некоторые принципы организации и самоорганизации, выявленные кибернетикой, и в настоящее время приобретает все большее значение в

связи с внедрением человеко-машинных систем, в том числе и компьютеров, работающих в режиме диалога с исследователем;

системный анализ, который занимается изучением комплексных и многоуровневых систем. Хотя такие системы обычно состоят из элементов разнородной природы, но они определенным образом связаны и взаимодействуют друг с другом и поэтому требуют целостного, системного анализа. К ним относятся, например, система организации современной фабрики или завода, в которых в единое целое объединены производство, снабжение сырьем, сбыт товаров и инфраструктура;

теорию систем, которая изучает специфические свойства систем, состоящих из объектов единой природы, например физические, химические, биологические и социальные системы.

Если системотехника и системный анализ фактически являются приложениями некоторых системных идей в области организации производства, транспорта, технологии и других отраслей народного хозяйства, то теория систем исследует общие свойства систем, изучаемых в естественных, технических, социально-экономических и гуманитарных науках.

Может возникнуть вопрос: если конкретные свойства упомянутых выше систем изучаются в отдельных науках, то зачем нужен особый системный метод? Чтобы правильно ответить на него, необходимо ясно указать, что именно изучают конкретные науки и теория систем, когда применяются к одной и той же области явлений. Если для физика, биолога или социолога важно раскрыть конкретные, специфические связи и закономерности изучаемых систем, то задача теоретика систем состоит в том, чтобы выявить наиболее общие свойства и отношения таких систем, показать, как проявляются в них общие принципы системного метода. Иначе говоря, при системном подходе каждая конкретная система выступает как частный случай общей теории систем.

Говоря об общей теории систем, следует отдавать себе ясный отчет о характере ее общности. Дело в том, что в последние годы выдвигается немало проектов построения таких общих теорий, принципы и утверждения которых претендуют на универсальность. Один из инициаторов создания подобной теории Л. фон Берталанфи, внесший значительный вклад в распространение системных идей, формулирует ее задачи следующим образом: «Предмет этой теории составляет установление и вывод тех принципов, которые справедливы для «систем» в целом... Мы можем задаться вопросом о принципах, применимых к системам вообще, независимо от их физической, биологической или социальной природы. Если мы поставим такую задачу и подходящим образом определим понятие системы, то обнаружим, что существуют модели, прин-

ципы и законы, которые применимы к обобщенным системам независимо от их частного вида, элементов или «сил», их составляющих».

Спрашивается, какой характер должна иметь такая, не просто общая, а, по сути дела, универсальная теория систем? Очевидно, чтобы стать применимой везде и всюду, такая теория должна абстрагироваться от любых конкретных, частных и особенных свойств отдельных систем. Но в таком случае из ее понятий и принципов нельзя логически вывести конкретные свойства отдельных систем, как на этом настаивают сторонники общей, или, можно сказать, универсальной, теории. Другое дело, что некоторые общие системные понятия и принципы могут быть использованы для лучшего понимания и объяснения конкретных систем.

Фундаментальная роль системного метода заключается в том, что с его помощью достигается наиболее полное выражение единства научного знания. Это единство проявляется, с одной стороны, во взаимосвязи различных научных дисциплин, которая выражается в возникновении новых дисциплин на «стыке» старых (физическая химия, химическая физика, биофизика, биохимия, биогеохимия и др.), в появлении междисциплинарных направлений исследования (кибернетика, синергетика, экологические программы и т.п.). С другой стороны, системный подход дает возможность выявить единство и взаимосвязь в рамках отдельных научных дисциплин. Как уже отмечалось выше, свойства и закономерности реальных систем в природе находят свое отображение прежде всего в научных теориях отдельных дисциплин естествознания. Эти теории, в свою очередь, связываются друг с другом в рамках соответствующих дисциплин, а последние как раз и составляют естествознание как учение о природе в целом. Итак, единство, которое выявляется при системном подходе к науке, заключается прежде всего в установлении связей и отношений между самыми различными по сложности организации, уровню познания и целостности охвата концептуальными системами, с помощью которых как раз и отображается рост и развитие нашего знания о природе. Чем обширнее рассматриваемая система, чем сложнее она по уровню познания, иерархической организации, тем больший круг явлений она в состоянии объяснить. Таким образом, единство знания находится в прямой зависимости от его системности.

С позиций системности, единства и целостности научного знания становится возможным правильно подойти к решению таких проблем, как редукция, или сведение одних теорий естествознания к другим, синтез, или объединение, кажущихся далекими друг от друга теорий, их подтверждение и опровержение данными наблюдений и экспериментов.

Редукция, или сведение одних теорий к другим, представляет вполне допустимую теоретическую процедуру, ибо выражает тенденцию к установлению единства научного знания. Когда Ньютон создал свою механику и теорию гравитации, то тем самым он продемонстрировал единство законов движения земных и небесных тел. Аналогично этому использование спектрального анализа для установления единства химических элементов в структуре небесных тел было крупным достижением в физике. В наше время редукция некоторых свойств и закономерностей биологических систем к физико-химическим свойствам явилась основой эпохальных открытий в области изучения наследственности, синтеза белковых тел и эволюции.

Однако редукция оказывается приемлемой и эффективной только тогда, когда она используется для объяснения однотипных по содержанию явлений и систем. Действительно, когда Ньютону удалось свести законы движения небесной механики к законам земной механики и установить единство между ними, то это оказалось возможным только потому, что они описывают однотипные процессы механического движения тел. Чем больше одни процессы отличаются от других, чем они качественно разнороднее, тем труднее поддаются редукции. Поэтому закономерности более сложных систем и форм движения нельзя полностью свести к законам низших форм или более простых систем. Обсуждая концепцию атомизма, мы убедились, что, несмотря на огромные успехи в объяснении свойств сложных веществ посредством простых свойств составляющих их атомов, эта концепция имеет определенные границы. Ведь общие, целостные свойства систем не сводятся к сумме свойств их компонентов, а возникают в результате их взаимодействия. Такой новый, системный подход в корне подрывает представления о прежней естественнонаучной картине мира, когда природа рассматривалась как простая совокупность различных процессов и явлений, а не тесно взаимосвязанных и взаимодействующих систем, различных как по уровню организации, так и по их сложности.

18.4. Системный метод и современное научное мировоззрение

Широкое распространение идей и принципов системного метода способствовало выдвижению ряда новых проблем мировоззренческого характера. Более того, некоторые западные лидеры системного подхода стали рассматривать его в качестве новой научной философии, которая в отличие от господствовавшей раньше философии позитивизма, подчеркивавшей приоритет анализа и редукции, главный упор делает на

синтез и антиредукционизм. В связи с этим особую актуальность приобретает старая философская проблема о соотношении части и целого.

Многие сторонники механицизма и физикализма утверждают, что определяющую роль в этом соотношении играют части, поскольку именно из них возникает целое. Но при этом они игнорируют тот непреложный факт, что в рамках целого части не только взаимодействуют друг с другом, но и испытывают действие со стороны целого. Попытка понять целое путем анализа частей оказывается несостоятельной именно потому, что она игнорирует синтез, который играет решающую роль в возникновении каждой системы. Любое сложное вещество или химическое соединение по своим свойствам отличается от свойств составляющих его простых веществ или элементов. Каждый атом обладает свойствами, отличными от свойств образующих его элементарных частиц. Короче, всякая система характеризуется особыми целостными, интегральными свойствами, отсутствующими у ее компонентов.

Противоположный подход, опирающийся на приоритет целого над частью, не получил в науке широкого распространения потому, что он не может рационально объяснить процесс возникновения целого. Нередко поэтому его сторонники прибегали к допущению иррациональных сил, вроде энтелехии, жизненной силы и т.п. В философии подобные взгляды защищают сторонники холизма (от греч. - целый), которые считают, что целое всегда предшествует частям и всегда важнее частей. В применении к социальным системам такие принципы обосновывают подавление личности обществом, игнорирование ее стремления к свободе и самостоятельности.

На первый взгляд может показаться, что концепция холизма о приоритете целого над частью согласуется с принципами системного метода, который также подчеркивает большое значение идей целостности, интеграции и единства в познании явлений и процессов природы и общества. Но при более внимательном знакомстве оказывается, что холизм чрезмерно преувеличивает роль целого в сравнении с частью, значение синтеза по отношению к анализу. Поэтому он является такой же односторонней концепцией, как атомизм и редукционизм.

Системный подход избегает этих крайностей в познании мира. Он исходит из того, что система как целое возникает не каким-то мистическим и иррациональным путем, а в результате конкретного, специфического взаимодействия вполне определенных реальных частей. Именно вследствие такого взаимодействия частей и образуются новые интегральные свойства системы. Но вновь возникшая целостность, в свою очередь, начинает оказывать воздействие на части, подчиняя их функционирование задачам и целям единой, целостной

системы. Мы отмечали, что не всякая совокупность или целое образует систему, и в связи с этим ввели понятие агрегата. Но всякая система есть целое, образованное взаимосвязанными и взаимодействующими его частями. Таким образом, процесс познания природных и социальных систем может быть успешным только тогда, когда в них части и целое будут изучаться не в противопоставлении, а во взаимодействии друг с другом, анализ будет сопровождаться синтезом.

Основные понятия и вопросы

Агрегат Множество

Аддитивность Подсистема

Внешняя среда Система

Детерминизм Системный анализ

Иерархия Системотехника

Информация Стохастика

Математическое моделирование Структура

1. В чем состоит специфика системного исследования?

2. Чем отличается система от агрегата?

3. Какое различие существует между строением и структурой системы?

4. На чем основано применение математики в системных исследованиях?

5. В чем состоят преимущества системного метода исследования?

6. Можно ли применить системный метод к отдельному предмету?

7. Чем отличается системотехника от системного анализа?

8. Можно ли построить универсальную теорию систем?

9. Чем отличается системный подход от редукционизма и холизма?
10. Какое мировоззренческое значение имеет системный метод?

Литература

Основная:

Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. М., 1973.

Рузавин Г. И. Системный подход и единство научного знания // Единство научного знания. М., 1988. С. 237-252.

Философия науки. Современные философские проблемы областей научного знания. М., 2005.

Дополнительная:

Системные исследования. Методологические проблемы: Ежегодник. М., 1982.

Философия: энциклопедический словарь / Под ред. А.А. Ивина. М., 2004.